JPS61205666A - 電気絶縁性基板およびその製造方法 - Google Patents
電気絶縁性基板およびその製造方法Info
- Publication number
- JPS61205666A JPS61205666A JP60046839A JP4683985A JPS61205666A JP S61205666 A JPS61205666 A JP S61205666A JP 60046839 A JP60046839 A JP 60046839A JP 4683985 A JP4683985 A JP 4683985A JP S61205666 A JPS61205666 A JP S61205666A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manganese
- insulating substrate
- electrically insulating
- boron nitride
- silicon carbide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
■ 発明の背景
技術分野
本発明は、例えば高密度集積回路や半導体パワーモジュ
ールなどの基板、さらにはICパッケージ用材料等とし
て好適な電気絶縁性基板とその製造方法に関する。
ールなどの基板、さらにはICパッケージ用材料等とし
て好適な電気絶縁性基板とその製造方法に関する。
先行技術とその問題点
従来、電気絶縁性基板としてはアルミナ等が使用されて
きたが1回路の高密度化により、基板の発熱が問題とな
り、より熱伝導率の大きい基板が要望されている。
きたが1回路の高密度化により、基板の発熱が問題とな
り、より熱伝導率の大きい基板が要望されている。
熱伝導率が大きく、充分な機械的強度を有し、しかもシ
リコン半導体素子と熱膨張係数が近い材質としては、炭
化ケイ素焼結体がある。
リコン半導体素子と熱膨張係数が近い材質としては、炭
化ケイ素焼結体がある。
しかし、炭化ケイ素は電気的には絶縁体でなく使用でき
ない、 実際、米国特許第3,954.483号には、
窒化ホウ素を焼結助剤として添加した炭化ケイ素焼結体
が記載されているが、このものは1〜lOΩ・Cmと比
抵抗が小さい。 そこで、特公昭58−31755号で
は、焼結助剤として、ベリリウムおよび窒化ホウ素を用
い、ベリリウム添加で1013Ω・cm、窒化ホウ素添
加で1011Ω・coの炭化ケイ素焼結体を得ているが
、ベリリウムは極めて有毒かつ高価であり、工業上用い
る際には制限があり、また窒化ホウ素添加では絶縁抵抗
が今−歩低く、この面で実用できなくなっている。
ない、 実際、米国特許第3,954.483号には、
窒化ホウ素を焼結助剤として添加した炭化ケイ素焼結体
が記載されているが、このものは1〜lOΩ・Cmと比
抵抗が小さい。 そこで、特公昭58−31755号で
は、焼結助剤として、ベリリウムおよび窒化ホウ素を用
い、ベリリウム添加で1013Ω・cm、窒化ホウ素添
加で1011Ω・coの炭化ケイ素焼結体を得ているが
、ベリリウムは極めて有毒かつ高価であり、工業上用い
る際には制限があり、また窒化ホウ素添加では絶縁抵抗
が今−歩低く、この面で実用できなくなっている。
II 発明の目的
本発明の目的は、比抵抗が実用レベル上充分高く、しか
も工業的に取扱い容易な窒化ホウ素添加系で、熱伝導率
が大きく、強度が高く、半導体素子と熱膨張係数が近似
する炭化ケイ素電気絶縁性基板とその製造方法を提供す
ることにある。
も工業的に取扱い容易な窒化ホウ素添加系で、熱伝導率
が大きく、強度が高く、半導体素子と熱膨張係数が近似
する炭化ケイ素電気絶縁性基板とその製造方法を提供す
ることにある。
m 発明の開示
このような目的は、下記の本発明によって達成される。
すなわち第1の本発明は、炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素
粉末とマンガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添
加して、非酸化性雰囲気中で焼成したことを特徴とする
電気絶縁性基板である。
粉末とマンガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添
加して、非酸化性雰囲気中で焼成したことを特徴とする
電気絶縁性基板である。
また第2の発明は、炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素とマン
ガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添加して混合
し、これを非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とす
る電気絶縁性基板の製造方法である。
ガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添加して混合
し、これを非酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とす
る電気絶縁性基板の製造方法である。
さらに第3の発明は、炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素とマ
ンガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添加して混
合し、これを非酸化性雰囲気中で焼成し、次いでえられ
た焼結体を酸化性雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る電気絶縁性基板の製造方法である。
ンガンおよびマンガン化合物の1種以上とを添加して混
合し、これを非酸化性雰囲気中で焼成し、次いでえられ
た焼結体を酸化性雰囲気中で熱処理することを特徴とす
る電気絶縁性基板の製造方法である。
■ 発明の具体的構成
以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。
本発明の電気絶縁性基板は、炭化ケイ素を主成分とする
焼結体であって、その原料としては炭化ケイ素粉末と窒
化ホウ素粉末とを用いる。
焼結体であって、その原料としては炭化ケイ素粉末と窒
化ホウ素粉末とを用いる。
用いる炭化ケイ素粉末は、通常、純度95%以上のもの
を用いることが好ましい。
を用いることが好ましい。
そして、炭化ケイ素粉末の平均粒径は、10pm以下で
あることが好ましい、 平均粒径が10pmをこえると
、焼結密度が低下するからである。
あることが好ましい、 平均粒径が10pmをこえると
、焼結密度が低下するからである。
炭化ケイ素粉末の結晶構造については制限はなく、α型
、β型いずれであってもよい。
、β型いずれであってもよい。
一方、用いる窒化ホウ素粉末の平均粒径は。
10pm以下特に5pm以下であることが好ましい、
これは、平均粒径が10g、mをこえると1分散性が悪
化し、絶縁抵抗が低下するからである。
これは、平均粒径が10g、mをこえると1分散性が悪
化し、絶縁抵抗が低下するからである。
窒化ホウ素粉末の結晶構造についても特に制限はなく、
六方晶系、立方晶系、ウルツ鉱晶系のいずれでも良い。
六方晶系、立方晶系、ウルツ鉱晶系のいずれでも良い。
これら窒化ホウ素粉末は、炭化ケイ素粉末に対し、窒化
ホウ素が混合物全体の0.5〜15wt%となるように
添加される。
ホウ素が混合物全体の0.5〜15wt%となるように
添加される。
窒化ホウ素楯加量が0.5wt%未満となると、絶縁抵
抗が低下してしまい、密度も低下する。 また、15w
t%をこえると、気孔率が多くなり、後述の熱処理によ
って逆に抵抗が低下してしまう。
抗が低下してしまい、密度も低下する。 また、15w
t%をこえると、気孔率が多くなり、後述の熱処理によ
って逆に抵抗が低下してしまう。
さらに、本発明においては、マンガンおよびマンガン化
合物の1種以上が添加、混合される。
合物の1種以上が添加、混合される。
用いるマンガンおよびマンガン化合物としては、マンガ
ンを含むものであれば何れのものであってもよい、 す
なわち、マンガンの他;マンガンの酸化物、例えばM
n O2、Mn304 、MnOなど;ハロゲン化合物
、例えばMnB r2 、MnCl2 、MnI2、M
n F 2など;窒化物、えばMn4Nなど;硫化物
、例えばMnSなど;無機酸塩1例えば炭酸塩MnCO
3,硫酸塩MnSO4,硝酸塩Mn(NO3)z−チオ
シアン酸塩Mn(SCN)2.7−/化ケイ素酸塩Mn
SiF6など;有機酸塩1例えば酢酸塩Mn(CH3C
OO)2 、シュウ酸塩MnC2O4などがある。
ンを含むものであれば何れのものであってもよい、 す
なわち、マンガンの他;マンガンの酸化物、例えばM
n O2、Mn304 、MnOなど;ハロゲン化合物
、例えばMnB r2 、MnCl2 、MnI2、M
n F 2など;窒化物、えばMn4Nなど;硫化物
、例えばMnSなど;無機酸塩1例えば炭酸塩MnCO
3,硫酸塩MnSO4,硝酸塩Mn(NO3)z−チオ
シアン酸塩Mn(SCN)2.7−/化ケイ素酸塩Mn
SiF6など;有機酸塩1例えば酢酸塩Mn(CH3C
OO)2 、シュウ酸塩MnC2O4などがある。
これらマンガンおよびマンガン化合物の1種以上は、何
種複合して添加してもよいが、その総計の添加量は、M
n換算で0.005〜0.5冒t%、より好ましくは0
.01〜0,2wt%である。
種複合して添加してもよいが、その総計の添加量は、M
n換算で0.005〜0.5冒t%、より好ましくは0
.01〜0,2wt%である。
0.005wt%より添加量が少なくなると絶縁抵抗の
向上に実効がなく、0.5wt%をこえると、逆に絶縁
抵抗が低下するからである。
向上に実効がなく、0.5wt%をこえると、逆に絶縁
抵抗が低下するからである。
これら炭化ケイ素粉末と窒化ホウ素粉末と、マンガンお
よびマンガン化合物の1種以上とは、十分混合されたの
ち、通常、所定の形状に仮成形し、焼成し、焼結体とさ
れる。
よびマンガン化合物の1種以上とは、十分混合されたの
ち、通常、所定の形状に仮成形し、焼成し、焼結体とさ
れる。
焼成は、N2、Ar等の不活性雰囲気、真空中、Co、
N2等の還元性雰囲気などの非酸化性雰囲気で行う。
N2等の還元性雰囲気などの非酸化性雰囲気で行う。
また、焼結温度は2000〜2200℃とし、焼結時間
は20分〜4時間程度とする。
は20分〜4時間程度とする。
また、焼成は、100〜800 Kg/am2(1)
加圧力を加えたホットプレス法で行うことが好ましいが
、lル履程度の微粉炭化ケイ素原料を用いる場合には常
圧焼成でもよい。
加圧力を加えたホットプレス法で行うことが好ましいが
、lル履程度の微粉炭化ケイ素原料を用いる場合には常
圧焼成でもよい。
このような焼成によってえられる焼結体は、95%以上
の密度をもち、1011〜1012Ω・cm程度の絶縁
抵抗をもつ。
の密度をもち、1011〜1012Ω・cm程度の絶縁
抵抗をもつ。
焼結体はそのままでも使用可能であるが、続いて、焼結
体に対し、酸化性雰囲気中で熱処理を施すことが好まし
い、 熱処理により一層絶縁抵抗が向上するからである
。
体に対し、酸化性雰囲気中で熱処理を施すことが好まし
い、 熱処理により一層絶縁抵抗が向上するからである
。
醸化性雰囲気としては、酸素雰囲気中から気中雰囲気ま
での02濃度であれば良い。
での02濃度であれば良い。
熱処理温度は1000〜1650℃であり。
特に1200〜1600℃が好ましい。
熱処理温度が1000℃未満となると、絶縁抵抗向上効
果の実効がなく、1650℃をこえると、炭化ケイ素焼
結体の素地が劣化するからである。
果の実効がなく、1650℃をこえると、炭化ケイ素焼
結体の素地が劣化するからである。
なお、熱処理時間は30分〜2時間程度とする。
このような熱処理を施された焼結体は、その後、表面を
100〜500 pm程度除去したのち、所定の寸法に
切断して基板とされる。
100〜500 pm程度除去したのち、所定の寸法に
切断して基板とされる。
えられる基板は1011〜1Q12Ω・cmの抵抗をも
ち、熱処理による絶縁抵抗の向上比は、3〜20倍にも
及ぶ。
ち、熱処理による絶縁抵抗の向上比は、3〜20倍にも
及ぶ。
そして、100=120W/m・にの熱伝導率と、3
、7 X 10”6 deg−’c7)熱膨張係数と
、40〜45 Kg/mm2の3点曲げ強さをもつ。
、7 X 10”6 deg−’c7)熱膨張係数と
、40〜45 Kg/mm2の3点曲げ強さをもつ。
■ 発明の具体的作用効果
本発明の電気絶縁性基板は、高密度集積回路や半導体パ
ワーモジュールなどの各種基板ないし、ICパッケージ
用材料として有用である。
ワーモジュールなどの各種基板ないし、ICパッケージ
用材料として有用である。
本発明によれば、マンガンないしマンガン化合物を添加
しないときと比較して絶縁抵抗は4〜10倍にも向上し
、絶縁基板として好ましくなる。 そして、絶縁抵抗は
、絶縁基板としての必要条件である1012Ω・cm以
上のものも得ることができる。 そして、工業的に用い
る際に使いやすい窒化ホウ素とマンガンないしマンガン
化合物を助剤とした炭化ケイ素を主とするので生産上き
わめて有利である。
しないときと比較して絶縁抵抗は4〜10倍にも向上し
、絶縁基板として好ましくなる。 そして、絶縁抵抗は
、絶縁基板としての必要条件である1012Ω・cm以
上のものも得ることができる。 そして、工業的に用い
る際に使いやすい窒化ホウ素とマンガンないしマンガン
化合物を助剤とした炭化ケイ素を主とするので生産上き
わめて有利である。
また、熱伝導率はアルミナの5〜6倍であり、熱膨張係
数はSiチップに極めて近く1機械的強度においてもア
ルミナ以上の高性能な絶縁基板となる。
数はSiチップに極めて近く1機械的強度においてもア
ルミナ以上の高性能な絶縁基板となる。
■ 発明の具体的実施例
以下、本発明を実施例に従いさらに詳細に説明する。
実施例
純度98%の炭化ケイ素粉末(平均粒径3pm)と、窒
化ホウ素粉末(平均粒径IILm)とマンガン化合物と
を用い、下記表1に示される混合比で十分混合した。
化ホウ素粉末(平均粒径IILm)とマンガン化合物と
を用い、下記表1に示される混合比で十分混合した。
これを仮成形したのち、表1に示される条件で30+s
mφにホットプレス焼結した。
mφにホットプレス焼結した。
この焼結体に対し、必要に応じ、気中雰囲気中で表1に
示される条件で熱処理を施した。
示される条件で熱処理を施した。
酸化処理を施したものは、両面を200〜300pmG
除去した。
除去した。
各試料の表面を14011で削ったのち、10+s+m
φ、2II11厚の試料に加工し、アルミ蒸着膜電極を
つけて絶縁抵抗IRを測定した。
φ、2II11厚の試料に加工し、アルミ蒸着膜電極を
つけて絶縁抵抗IRを測定した。
結果を表1に示す。
なお、各サンプルとも、熱伝導率は100〜120II
l/II−k、熱膨張係数は3.7X10”8deg″
I、3点曲げ強度は40〜45 Kg/am2テあっ
た。
l/II−k、熱膨張係数は3.7X10”8deg″
I、3点曲げ強度は40〜45 Kg/am2テあっ
た。
表1に示される結果から1本発明の効果があきらかであ
る。
る。
Claims (9)
- (1)炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素粉末とマンガンおよ
びマンガン化合物の1種以上とを添加して、非酸化性雰
囲気中で焼成したことを特徴とする電気絶縁性基板。 - (2)窒化ホウ素含有量が0.5〜15wt%となるよ
うに窒化ホウ素粉末を添加する特許請求の範囲第1項に
記載の電気絶縁性基板。 - (3)マンガンおよびマンガン化合物の含有量がMn換
算で0.005〜0.5wt%となるように、マンガン
およびマンガン化合物の1種以上を添加する特許請求の
範囲第1項または第2項に記載の電気絶縁性基板。 - (4)炭化ケイ素粉末の平均粒径が10μm以下である
特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の
電気絶縁性基板。 - (5)窒化ホウ素粉末の平均粒径が10μm以下である
特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の
電気絶縁性基板。 - (6)マンガンおよびマンガン化合物の1種以上が、マ
ンガンならびにマンガンの酸化物、ハロゲン化物、窒化
物、硫化物および無機または有機酸塩の1種以上である
特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載の
電気絶縁性基板。 - (7)炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素とマンガンおよびマ
ンガン化合物の1種以上とを添加して混合し、これを非
酸化性雰囲気中で焼成することを特徴とする電気絶縁性
基板の製造方法。 - (8)炭化ケイ素粉末に窒化ホウ素とマンガンおよびマ
ンガン化合物の1種以上とを添加して混合し、これを非
酸化性雰囲気中で焼成し、次いでえられた焼結体を酸化
性雰囲気中で熱処理することを特徴とする電気絶縁性基
板の製造方法。 - (9)熱処理温度が1000〜1650℃である特許請
求の範囲第8項に記載の電気絶縁性基板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60046839A JPS61205666A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60046839A JPS61205666A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61205666A true JPS61205666A (ja) | 1986-09-11 |
Family
ID=12758507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60046839A Pending JPS61205666A (ja) | 1985-03-09 | 1985-03-09 | 電気絶縁性基板およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61205666A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007029976A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | ガス切断機 |
-
1985
- 1985-03-09 JP JP60046839A patent/JPS61205666A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007029976A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Koike Sanso Kogyo Co Ltd | ガス切断機 |
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